Введение к работе
з
Актуальность темы
Прогнозирование производительности добывающих скважин является одной из важнейших задач проектирования разработки новых месторождений и оптимизации добычи из уже введенных в эксплуатацию объектов. Существует два способа определения добычных возможностей скважин. Первый заключается в создании трехмерной численной геолого-гидродинамической модели залежи или ее фрагмента с дальнейшим расчетом основных показателей работы скважин. Второй способ предполагает использование упрощенных аналитических зависимостей, связывающих производительность с параметрами пласта, скважины и флюида. В общем случае гидродинамическое моделирование является более точным инструментом прогноза, однако требует большого объема исходной информации, значительных временных и трудовых затрат. Привлечение простых аналитических зависимостей на этапе проектирования разработки месторождений позволяет существенно сузить диапазон поиска наиболее рациональных решений, касающихся вопросов размещения скважин по площади и их числа, определения длин и ориентации стволов в продуктивном пласте.
Современный этап развития нефтегазодобывающей промышленности характеризуется широким внедрением новых технологий строительства скважин, к которым следует отнести бурение протяженных горизонтальных (ГС), многоствольных и сложнопрофильных скважин с комплексной пространственной траекторией ствола в продуктивном пласте. Несмотря на значительный объем теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию стационарного притока флюида к горизонтальным и наклонным скважинам, проблема прогнозирования продуктивности скважин со сложным профилем ствола слабо изучена.
Увеличение длины ствола, открытого притоку, приводит к росту гидравлических потерь и непрерывному уменьшению депрессии в направлении окончания горизонтального ствола. Исследования различных авторов показали, что при вскрытии высокопроницаемых участков пластов ГС потери давления по длине горизонтального участка могут приводить к существенному снижению общей производительности скважины.
По этой причине разработка аналитических методов определения производительности горизонтальных и сложнопрофильных скважин с учетом протекающих в стволе процессов является актуальной задачей.
Цель работы
Создание методов определения производительности протяженных скважин со сложной траекторией ствола и оценка области их эффективного применения в пластах с различными геолого-физическими характеристиками.
Задачи исследования
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
Исследование особенностей стационарного притока жидкости к скважинам с прямолинейной и изогнутой в вертикальной плоскости траекторией ствола.
Получение приближенных аналитических решений задачи о притоке флюида к скважинам с произвольным расположением прямолинейного ствола относительно кровли и подошвы трансверсально-изотропного пласта.
Решение задачи прогнозирования производительности скважины с синусоидальным профилем ствола в круговом пласте.
Анализ влияния параметров пласта и траектории ствола на продук-
тивность скважины с синусоидальным профилем и оценка области эффективного использования таких скважин.
Разработка аналитической методики оценки продуктивности протяженной скважины с учетом гидравлических потерь давления в горизонтальном стволе.
Решение задачи определения оптимальной траектории и длины ствола протяженной скважины в анизотропном пласте.
Методы решения поставленных задач
Для решения поставленных задач использовались методы нефтегазовой гидродинамики, аналитические и численные решения задач стационарного однофазного течения жидкости в пористой среде и стволе скважины.
Научная новизна
Поставлена и решена задача о притоке жидкости к скважине с синусоидальным профилем ствола.
Проведена количественная оценка влияния параметров пласта и траектории ствола скважины на ее производительность, выявлены области эффективного применения скважин с синусоидальным профилем.
Разработана аналитическая методика определения продуктивности протяженных скважин с учетом потерь давления в горизонтальном стволе.
Практическая значимость
Разработанные автором аналитические решения позволяют повысить достоверность прогнозирования добычных возможностей скважин посредством учета эффектов, вызванных искривлением траектории и потерями давления в открытом притоку стволе.
Предложенная технико-экономическая модель оптимизации длины и траектории скважины позволяет на стадии проектирования определять параметры конфигурации ствола, обеспечивающие максимальную экономиче-
6 скую эффективность проекта.
Защищаемые положения
Методы расчета продуктивности скважин с прямолинейным профилем ствола при произвольном их положении относительно кровли и подошвы пласта.
Точные и приближенные решения задачи притока жидкости к скважине с синусоидальным профилем ствола.
Аналитический и численный методы определения производительности протяженных скважин с учетом потерь давления в открытом притоку стволе.
Алгоритм определения оптимальной длины и траектории протяженной скважины в анизотропном пласте.
Апробация работы
Основные результаты исследования представлены на следующих конференциях и семинарах:
Научно-практическая молодежная конференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность», Москва, Газпром ВНИИГАЗ, 6-7 октября 2010 г.
Российская нефтегазовая техническая конференция SPE «Передовой опыт и инновационные технологии при разработке зрелых месторождений и освоении новых регионов», Москва, 26-28 октября 2010 г.
Научно-практическая конференция «Математическое моделирование и компьютерные технологии в процессах разработки месторождений, добычи и переработки нефти», Уфа, 26-28 апреля 2011 г.
Первый российский нефтяной конгресс, Москва, 14-16 марта 2011г.
Научно-технический семинар «Актуальные вопросы проектирования разработки месторождений углеводородов», Москва, Газпром ВНИИ-ГАЗ, 26 мая 2011 г.
6. Научные семинары кафедры Разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011 г.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях, включенных в «Перечень российских рецензируемых научных журналов» ВАК РФ.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и основных выводов по работе. Содержание работы изложено на 125 страницах машинописного текста, включает 46 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 130 наименований.
Благодарности
Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю, доктору технических наук Золотухину Анатолию Борисовичу, а также Андрющенко Н.В., Хруленко А.А. и Булаевой КВ. за ценные советы, консультации и поддержку в процессе выполнения работы.
